Credit: CC0公共领域网络安全分析师处理大量数据，尤其是在监控网络流量时。如果以文本形式打印数据，一天的网络流量可能类似于厚厚的电话簿。换句话说，发现异常就像大海捞针。“这是一个数据的海洋，”共青团高级系统科学家蔡阳说。“我们需要看到的重要模式被许多琐碎或正常的模式所掩盖。”
蔡多年来一直致力于想办法让网络流量异常更容易被发现。几年前，他和他的研究小组开发了一种数据可视化工具，可以让人们看到网络流量模式，现在他开发了一种听到它们的方法。
在本周举行的应用人类因素和人机工程学会议上，蔡和两位合作者发表了一项新的研究，展示了网络安全数据是如何以音乐的形式被听到的。当网络流量发生变化时，音乐也会发生变化。
“我们想通过音乐表达正常和异常的模式，”蔡说。“发音的过程——使用音频来感知数据——并不新鲜，但通过发音让数据更吸引人耳的过程才是。”
研究人员试验了几种不同的“声音映射”算法，将数字数据集转换成具有各种旋律、和声、时间签名和节奏的音乐。例如，研究人员给构成数据中任何数字的10个数字分配了特定的音符:0、1、2、3、4、5、6、7、8和9。为了表示数学常数π-4和1的第三和第四位数字，他们将一个度量的时间标记修改为4/4，将下一个度量修改为1/4。
研究人员发现，虽然这一切听起来相当复杂，但不需要是受过训练的音乐家就能听到音乐中的这些变化。该团队使用来自真实恶意软件分发网络的网络流量数据创建音乐，并将音乐呈现给非音乐人。他们发现，非音乐家在不同乐器上演奏时，能够准确识别音高的变化。
作者在他们的研究中写道:“我们不仅在制作音乐，还在把抽象的数据变成人类可以处理的东西。
蔡说，他的愿景是，有一天，分析师将能够用虚拟现实护目镜来展示网络空间的可视化，从而探索网络安全数据。当分析师靠近一个单独的数据点或一组数据时，代表该数据的音乐会逐渐变得更容易听到。
“这个想法是利用人类所有的感官渠道来探索这个网络分析空间，”蔡说。
合著者Jakub Polaczyk(左)和Katelyn Croft(右)都是蔡的学生，都是卡内基梅隆大学美术学院的校友。
虽然蔡本人并不是一名训练有素的音乐家，但他的两位合著者却是。雅各布·波拉奇克和卡特琳·克罗夫特曾经是卡内基梅隆大学美术学院的学生。Polaczy k于2013年获得作曲艺术家文凭，目前是纽约市的获奖作曲家。克罗夫特于2020年获得竖琴演奏硕士学位，目前在台湾研究西方音乐对亚洲音乐的影响。
2020年毕业前，克罗夫特在蔡的实验室从事一个虚拟独奏会项目。Polaczyk在2011年选修了蔡的大学课程“创造力”，两人从此开始合作。
“这是一次非常好的合作，”蔡说。“这种跨学科的合作确实体现了CMU的优势。”
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